水泥潛入河床底泥對地下水養(yǎng)分污染阻截作用的研究.pdf

1、地下水是人類重要的水源之一，它在人類社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所扮演的角色越來越重要。近些年來，伴隨著社會生產(chǎn)的極速發(fā)展，人類活動對生態(tài)的影響也到了最嚴(yán)重時期。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥應(yīng)用的普及，不合理、不規(guī)律的耕作使得本來就脆弱的土地面臨崩潰的邊緣。從土壤-水系統(tǒng)循環(huán)中，人類活動對地下水環(huán)境造成了巨大的擾動，并且在持續(xù)加深，尤其表現(xiàn)在對土壤生態(tài)系統(tǒng)和水循環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的干擾。在越來越嚴(yán)重的水資源環(huán)境下，地下水資源污染問題尤為突出。地下水污染是在人類活動的

2、影響下變得愈發(fā)嚴(yán)重，水污染問題也變得越來越突出。很多學(xué)者針對地下水環(huán)境提出有生物、物理、化學(xué)等多種防治方法措施，但都存在經(jīng)濟(jì)性差、不易大范圍推廣的弊端。因此，面臨日益嚴(yán)峻的地下水污染形勢，探索具有經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、普及性兼?zhèn)涞牡叵滤廴痉乐未胧┮饬x重大。
　　本文依托山西省河道管護(hù)服務(wù)總站特細(xì)顆粒物質(zhì)潛入河床底泥減少地下水污染效果研究，在室內(nèi)土柱模擬入滲試驗(yàn)基礎(chǔ)上結(jié)合污水入滲、化學(xué)分析底泥基質(zhì)和污水養(yǎng)分含量，分析水泥潛入底泥基質(zhì)對污

3、水中養(yǎng)分元素的阻截作用效果。該技術(shù)的提出對減少地下水污染方面有積極意義，為進(jìn)一步推廣和應(yīng)用防治地下水污染措施提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
　　試驗(yàn)選用汾河水域清徐縣溫南社、柳杜鄉(xiāng)村段和榆次縣源渦取水工程段河床底泥作為試驗(yàn)中三種河道底泥;選用虎峪河萬柏林區(qū)段地表水作為試驗(yàn)入滲用水。選用細(xì)顆粒物質(zhì)粉煤灰、細(xì)顆粒粘土、水泥顆粒、玻璃砂作為備選阻滲細(xì)顆粒材料。
　　試驗(yàn)通過對細(xì)顆粒物質(zhì)潛入底泥的阻滲作用試驗(yàn)、細(xì)顆粒物質(zhì)的阻滲效果篩選試驗(yàn)

4、，選用阻滲效果顯著且易操作的水泥作為阻滲材料。進(jìn)一步結(jié)合污水入滲探討水泥潛入底泥基質(zhì)對污水中養(yǎng)分元素和相關(guān)污染指標(biāo)的阻截作用效果，發(fā)現(xiàn)水泥潛入河道底泥對污水中養(yǎng)分元素的阻截效果明顯。試驗(yàn)得出以下結(jié)論:
　?。ㄒ唬┨丶?xì)顆粒物質(zhì)潛入河道底泥的阻滲作用與效果:
　　1.特細(xì)顆粒的潛入能夠明顯的降低底泥基質(zhì)水的入滲能力。水分穩(wěn)定入滲率降低了40％，累積入滲量降低46％;
　　2.無細(xì)顆粒潛入條件下的入滲過程符合Kostiako

5、v兩參數(shù)模型，擬合度為0.9997;有特細(xì)顆粒潛入的入滲過程更好的符合Kostiakov三參數(shù)模型，擬合度為0.9998。
　?。ǘ┨丶?xì)顆粒物質(zhì)潛入河渠基質(zhì)材料比選試驗(yàn):
　　1.粉煤灰潛入河道底泥有明顯阻滲效果，土壤水的穩(wěn)定入滲率減小18.02％;由于其自身比重小，在水環(huán)境中不易下潛，且容易造成材料的大量流失和浪費(fèi)，因此實(shí)踐推廣性較差。
　　2.粘土潛入河道底泥有明顯阻滲效果，土壤水的穩(wěn)定入滲率減小11.82％;由

6、于粘土的制備過程費(fèi)時費(fèi)力，不宜于大范圍的推廣應(yīng)用。
　　3.水泥潛入河道底泥有明顯阻滲效果，土壤水的穩(wěn)定入滲率減小22.85％。其購置簡單經(jīng)濟(jì)，易于推廣普及，經(jīng)試驗(yàn)證明是經(jīng)濟(jì)性實(shí)用性兼?zhèn)涞睦硐氲淖铦B顆粒。
　　4.玻璃砂潛入河道底泥無阻滲效果。因?yàn)椴Ａ氨旧淼牧酱笥诘啄嗷|(zhì)孔隙，達(dá)不到理想的下潛效果。
　?。ㄈ┨丶?xì)粒徑物質(zhì)潛入河渠基質(zhì)的阻滲影響因素:
　　1.水泥潛入水頭、底泥土壤相對含水率、底泥質(zhì)地、底泥容

7、重、水泥顆粒的潛入與否、潛入水泥的方式及水泥潛入量都是影響阻滲作用的重要因素;
　　2.水泥潛入水頭影響:潛入水頭越高，水泥潛入底泥的能力越強(qiáng)，對基質(zhì)水的阻滲作用越強(qiáng);
　　3.底泥質(zhì)地影響:底泥基質(zhì)砂性越大基質(zhì)水入滲能力越強(qiáng)，土壤壤性越高基質(zhì)水入滲能力越小，隨著底泥基質(zhì)由輕到重，水泥潛入底泥的阻滲作用越小;
　　4.底泥容重影響:隨這底泥基質(zhì)容重的增大，水泥潛入底泥的能力變?nèi)酰酀撊氲啄嗟淖铦B作用減小;
　　

8、5.水泥潛入方式影響:提前12h施加水泥溶液比即時施加水泥溶液的方式有更好的阻滲作用;
　　6.潛入水泥量影響:施加的水泥量與基質(zhì)水入滲能力在一定范圍內(nèi)成負(fù)相關(guān)關(guān)系，在0kg/m2到3kg/m2水泥量范圍內(nèi)，隨著水泥量的增大，水泥潛入底泥的阻滲作用增大。
　　（四）水泥潛入底泥對污水中養(yǎng)分元素的阻截作用:
　　1.水泥潛入河道底泥對污水中硝態(tài)氮的阻截率提高54.9％、64.4％、46.9％，但由于硝態(tài)氮的淋濾主導(dǎo)作用，

9、實(shí)際效果并不理想;
　　2.水泥潛入河道底泥對污水中銨態(tài)氮的阻截率達(dá)95.47％、98.87％、83.71％;
　　3.水泥潛入河道底泥對污水中磷素的阻截率達(dá)71.9％、66.4％、71.2％;其作用收到基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量的影響，有機(jī)質(zhì)含量越高，阻截作用越小。
　　4.水泥潛入河道底泥對污水中鉀素的阻截率達(dá)74.4％、68.5％、58.2％;
　　5.水泥潛入河道底泥對污水中COD阻截率達(dá)到了59.7％、61.1％

10、、57.3％;對BOD的阻截率達(dá)到53.51％、52.02％、54.19％;阻截作用收到底泥基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量的影響，有機(jī)質(zhì)含量越高，該措施對污水中COD、BOD的阻截效果越不明顯。
　　水泥潛入河道底泥基質(zhì)的措施對污水中的營養(yǎng)元素的阻截效果明顯，能夠有效的防治地下水受養(yǎng)分元素的污染。該技術(shù)的提出為汾河流域地下水域的保護(hù)和治理提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐參考。由于室內(nèi)試驗(yàn)的局限性，試驗(yàn)結(jié)論與現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中一定存在差異，還需后者進(jìn)行進(jìn)一步的野外實(shí)踐